生物监测及其在环境监测中的应用

蒋江

[摘要]生物监测利用生物个体、种群或群落对环境污染或变化所产生的反应，从生物学角度对环境污染状况进行监测和评价。作为环境监测的重要组成部分，生物监测具有敏感性、长期连续性、非破坏性等优势。本文通过论述了生物监测技术的原理及特点。并从大气污染的生物监测、水环境的生物监测和土壤污染的生物监测等总结了生物监测技术在环境监测中的实际应用。尽管生物监测目前仍在发展阶段，具有不足之处，但生物监测具有广阔的发展前景。

[关键词]生物监测 环境监测 应用 环境污染

[中图分类号] X83 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2015）-9-323-1

环顾当下，随着社会和经济的迅速发展，人们的生活水平不断提高，环境污染问题也日益严重，引起了广大专家学者的关注。近年来，全球各地学者对环境保护问题陆续开展大量的研究，而环境监测做为环境保护的基础，能随时反应环境的状况。因此开展环境监测能提供准确、及时、全面的反应环境质量的现状及其发展趋势，并为环境管理、污染控制和环境规划等提供科学依据。生物监测在环境监测中的应用较为广泛，是未来环境监测中的一类重要方法。我国已将其作为例行监测项目纳入到环境监测体系中。

1 生物监测的概述

1.1生物监测的定义与发展历程

生物监测（biomonitoring， Biological Monitoring）是指利用生物个体、种群或群落对环境污染或变化所产生的反应，从生物学角度对环境污染状况进行监测和评价的一门技术。联合国环境规划署（UNEP）将其定义为测量活着的生物体对人为压力的灵敏度。在19世纪，Nylander等人就报道了地衣对城市环境的敏感性。其最早的应用是用于水环境的监测，是由Koikwitz和Marssson等人提出了“污水生物系统”，随后Liebmann和日本学者津田松苗等不断补充完善，生物监测有了初步的发展。50年代后，一些国家相继应用本地区指示生物来监测水质和大气污染，而我国生物监测在上世纪80年代才逐步应用于环境监测。随后，生物监测的应用越来越广泛，并为环境的保护、管理以及污染的防治提供全面而可靠的依据，使得其成为环境监测的重要组成部分。

1.2生物监测的原理

生物监测的理论基础是生态系统和生物学理论，生物与环境是相互作用的统一整体，二者存在着相互影响、相互制约、相互依存的密切关系。有研究表明，生物与其生存环境之间不断地进行着物质和能量的交换，污染的环境会影响生物的生长，使得我们可以通过生态系统中各级生物在污染环境中的分布、生长发育状况、生理生化等指标来反映和度量环境污染的状况和程度[1]。

1.3生物监测的分类[2]

生物监测的分类可以按照生物的生长环境，生物的分类，生物所处的主要环境介质和生物学层次等方面来划分不同的种类。其中根据根据生物的生长环境，生物检测可分为被动生物监测（Passive Biomonitoring， PBM）和主动生物监测（Active Biomonitoring， ABM）。PBM是利用生态系统中天然存在的（原位）生物个体和群落对污染环境的反应，评价环境状况。根据生物的不同，生物检测可分为动物、植物和微生物监测。根据生物所处的主要环境介质，生物检测可分为大气、水体和土壤污染的生物监测。根据生物学层次，生物检测可分为生态监测（群落生态和个体生态）、生物测试（急性毒性、亚急性毒性和慢性毒性测定）以及分子、生理生化指标和污染物在体内的行为测试等方面。

2生物监测在环境监测中的应用

目前，生物监测技术已经应用于众多领域，主要应用于监测和评价环境污染状况，反映污染物对生物及人体健康的综合效应，预报环境公害，维护生态平衡等方面。近年来，生物监测在监测重金属、微量元素、持久性有机污染物等环境污染物方面的应用也较为广泛，已经逐渐成为环境监测领域的研究热点。我们总结了生物监测在环境监测中的应用主要有以下几个方面，概述如下。

2.1生物监测在大气环境中的监测

大气污染是通过对大气环境下生物监测确定大气的环境质量水平，大气污染的生物监测包括植物、动物和微生物监测，其中应用较为成熟的是植物监测。因为，在生态系统中，植物由于其生长特性，对大气的污染最为灵敏。如有研究报道，地衣、落叶松和水衫等能作为大气中二氧化硫的指示植物；金线草、郁金香和大蒜等植物能通过叶尖和叶脉出现伤斑的变化指示大气中存在氟化物；番茄、秋海棠和向日葵等植物能作为大气中NO2的指示植物。

2.2生物监测在水环境中的监测

水环境中的大量水生生物与水体共同组成了水生态系统，水生态系统的任何变化都可能影响水生生物各种结构与功能。水生生物和赖以生存的水环境之间，相互依存、相互制约，一旦水体被污染，水环境改变，各种水生物会产生不同的反应，从而构成水体污染监测的生物学根据。水体污染的生物监测的方法主要有以下几种。第一种是微型生物群落监测法，其常将聚氨酯泡沫塑料块投入水体，收集其中的微型生物，通过水体系统中微型生物群的变化来反映水体污染情况。

2.3生物监测在土壤环境中的监测

土壤环境污染后是通过土壤农作物、人体及土壤、地下水（地表水）等环节对人体产生危害。因此土壤污染的生物监测主要是通过土壤动物、指示植物和土壤微生物等进行。其中动物监测法是指利用动物监测土壤的污染程度。比如有研究报道，由于蚯蚓对土壤中的农药、铅等有较高的敏感性，Reinecke等[7]人研究表明土壤Pb进入蚯蚓体内后，通过食物链传给鼩鼱，使鼩鼱成为检测土壤Pb污染的指示生物。

3 结论与展望

随着生物监测技术的不断发展，其在环境监测领域中已占有越来越重要的地位，在环境监测中的应用不断扩大，具有着非常广阔的发展前景。而生物监测具有综合性、长期性、复杂性和分散性等特点，其涉及多学科其复杂的系统工程，同时由于生物监测也存在专业性强、范围广、见效慢、费用高等缺点，限制了其在环境监测中的进一步应用。

参考文献

[1] 刘伟成，单乐州，谢起浪等.生物监测在水环境污染监测中的应用[J].环境与健康杂志， 2008， 25（5）：456-459.

[2] 王春香，李媛媛，徐顺清.生物监测及其在环境监测中的应用[J]. 生态毒理学报，2010.